પીઝોઇલેક્ટ્રિક અસર અને ટેકનોલોજીમાં તેનો ઉપયોગ

1880 માં, જેક્સ અને પિયર ક્યુરી ભાઈઓએ શોધ્યું કે જ્યારે અમુક કુદરતી સ્ફટિકો સંકુચિત અથવા ખેંચાય છે, ત્યારે સ્ફટિકોની કિનારીઓ પર વિદ્યુત ચાર્જ થાય છે. ભાઈઓએ આ ઘટનાને "પીઝોઈલેક્ટ્રીસીટી" (ગ્રીક શબ્દ "પીઝો" નો અર્થ "દબાવો") તરીકે ઓળખાવ્યો હતો, અને તેઓ પોતે આવા સ્ફટિકોને પીઝોઈલેક્ટ્રીક ક્રિસ્ટલ કહે છે.

જેમ જેમ તે બહાર આવ્યું તેમ, ટૂરમાલાઇન સ્ફટિકો, ક્વાર્ટઝ અને અન્ય કુદરતી સ્ફટિકો, તેમજ ઘણા કૃત્રિમ રીતે ઉગાડવામાં આવેલા સ્ફટિકોમાં પીઝોઇલેક્ટ્રિક અસર હોય છે. આવા સ્ફટિકો નિયમિતપણે પહેલાથી જાણીતા પીઝોઇલેક્ટ્રિક સ્ફટિકોની સૂચિમાં ઉમેરવામાં આવે છે.

જ્યારે આવા પીઝોઇલેક્ટ્રિક ક્રિસ્ટલને ઇચ્છિત દિશામાં ખેંચવામાં આવે છે અથવા સંકુચિત કરવામાં આવે છે, ત્યારે તેની કેટલીક સપાટીઓ પર નાના સંભવિત તફાવત સાથે વિપરીત ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ દેખાય છે.

જો આપણે આ ચહેરાઓ પર એકબીજા સાથે જોડાયેલા ઇલેક્ટ્રોડ્સ મૂકીએ, તો પછી ક્રિસ્ટલના સંકોચન અથવા ખેંચાણની ક્ષણે, ઇલેક્ટ્રોડ્સ દ્વારા રચાયેલી સર્કિટમાં ટૂંકા વિદ્યુત આવેગ દેખાશે.આ પીઝોઇલેક્ટ્રિક અસરનું અભિવ્યક્તિ હશે... સતત દબાણ પર, આવી આવેગ ઉત્પન્ન થશે નહીં.

આ સ્ફટિકોના સહજ ગુણધર્મો ચોક્કસ અને સંવેદનશીલ સાધનોનું ઉત્પાદન કરવાનું શક્ય બનાવે છે.

પીઝોઇલેક્ટ્રિક ક્રિસ્ટલ અત્યંત સ્થિતિસ્થાપક છે. જ્યારે બળ વિકૃત થાય છે, ત્યારે સ્ફટિક જડતા વિના તેના મૂળ વોલ્યુમ અને આકારમાં પાછું આવે છે. તે ફરીથી પ્રયાસ કરવા યોગ્ય છે અથવા જે પહેલેથી લાગુ કરવામાં આવ્યું છે તેને બદલવું યોગ્ય છે, અને તે તરત જ નવા વર્તમાન આવેગ સાથે પ્રતિસાદ આપશે. તે ખૂબ જ નબળા યાંત્રિક સ્પંદનો સુધી પહોંચવા માટે શ્રેષ્ઠ રેકોર્ડર છે. વાઇબ્રેટિંગ ક્રિસ્ટલના સર્કિટમાં પ્રવાહ નાનો છે અને ક્યુરી ભાઈઓ દ્વારા પીઝોઈલેક્ટ્રિક અસરની શોધ દરમિયાન આ એક અવરોધ હતો.

આધુનિક તકનીકમાં, આ કોઈ અવરોધ નથી, કારણ કે વર્તમાનને લાખો વખત વિસ્તૃત કરી શકાય છે. તે હવે જાણીતું છે કે અમુક સ્ફટિકોમાં ખૂબ જ નોંધપાત્ર પીઝોઇલેક્ટ્રિક અસર હોય છે. અને તેમાંથી મેળવેલ વર્તમાન લાંબા અંતર પર વાયરો પર પ્રસારિત કરી શકાય છે, પહેલા એમ્પ્લીફિકેશન વિના પણ.

પીઝોઇલેક્ટ્રિક ક્રિસ્ટલ્સનો ઉપયોગ ધાતુના ઉત્પાદનોમાં ખામી શોધવા માટે અલ્ટ્રાસોનિક ખામી શોધમાં કરવામાં આવ્યો છે. રેડિયો ફ્રીક્વન્સી સ્ટેબિલાઇઝેશન માટે ઇલેક્ટ્રોમિકેનિકલ કન્વર્ટરમાં, જ્યારે એક વાયર પર એકસાથે અનેક વાતચીતો હાથ ધરવામાં આવે છે ત્યારે મલ્ટિ-ચેનલ ટેલિફોન કમ્યુનિકેશનના ફિલ્ટર્સમાં દબાણ અને ગેઇન સેન્સર, એડેપ્ટરોમાં, પર અલ્ટ્રાસોનિક સોલ્ડરિંગ — ઘણા તકનીકી ક્ષેત્રોમાં, પીઝોઇલેક્ટ્રિક સ્ફટિકોએ તેમની અવિશ્વસનીય સ્થિતિ મેળવી છે.

પીઝોઈલેક્ટ્રીક સ્ફટિકોની એક મહત્વની મિલકત એ રિવર્સ પીઝોઈલેક્ટ્રીક ઈફેક્ટ પણ હતી... જો ક્રિસ્ટલની અમુક સપાટીઓ પર વિપરીત ચિહ્નોના શુલ્ક લાગુ કરવામાં આવે, તો આ કિસ્સામાં સ્ફટિકો પોતે જ વિકૃત થઈ જશે.જો ઑડિયો ફ્રીક્વન્સીના વિદ્યુત સ્પંદનોને ક્રિસ્ટલ પર લાગુ કરવામાં આવે, તો તે સમાન આવર્તન પર વાઇબ્રેટ થવાનું શરૂ કરશે અને આસપાસની હવામાં ધ્વનિ તરંગો ઉત્તેજિત થશે. તેથી સમાન ક્રિસ્ટલ માઇક્રોફોન અને સ્પીકર બંને તરીકે કામ કરી શકે છે.

પીઝોઇલેક્ટ્રિક ક્રિસ્ટલ્સની બીજી વિશેષતા તેમને આધુનિક રેડિયો ટેકનોલોજીનો અભિન્ન ભાગ બનાવે છે. યાંત્રિક સ્પંદનોની કુદરતી આવર્તન ધરાવતા, ક્રિસ્ટલ એ ક્ષણે ખાસ કરીને મજબૂત રીતે વાઇબ્રેટ થવાનું શરૂ કરે છે જ્યારે લાગુ વૈકલ્પિક વોલ્ટેજની આવર્તન તેની સાથે એકરુપ થાય છે.

આ ઇલેક્ટ્રોમિકેનિકલ રેઝોનન્સનું અભિવ્યક્તિ છે, જેના આધારે પીઝોઇલેક્ટ્રિક સ્ટેબિલાઇઝર્સ બનાવવામાં આવે છે, જેના કારણે સતત ઓસિલેશનના જનરેટરમાં સતત આવર્તન જાળવવામાં આવે છે.

તેઓ યાંત્રિક સ્પંદનોને સમાન રીતે પ્રતિસાદ આપે છે જેની આવર્તન પીઝોઇલેક્ટ્રિક ક્રિસ્ટલની કુદરતી કંપન આવર્તન સાથે મેળ ખાય છે. આ તમને એકોસ્ટિક ઉપકરણો બનાવવાની મંજૂરી આપે છે જે તમામ અવાજોમાંથી પસંદ કરે છે જે ફક્ત એક અથવા બીજા હેતુ માટે જરૂરી હોય તેવા અવાજો સુધી પહોંચે છે.

પીઝોઇલેક્ટ્રિક ઉપકરણો માટે સંપૂર્ણ સ્ફટિકો લેવામાં આવતાં નથી. સ્ફટિકોને તેમના ક્રિસ્ટલોગ્રાફિક અક્ષોના સંદર્ભમાં કડક રીતે લક્ષી સ્તરોમાં કાપવામાં આવે છે, આ સ્તરો લંબચોરસ અથવા ગોળાકાર પ્લેટમાં બનાવવામાં આવે છે, જે પછી ચોક્કસ કદમાં પોલિશ કરવામાં આવે છે. પ્લેટોની જાડાઈ કાળજીપૂર્વક જાળવવામાં આવે છે કારણ કે ઓસિલેશનની રેઝોનન્ટ આવર્તન તેના પર નિર્ભર છે. બે પહોળી સપાટી પર ધાતુના સ્તરો દ્વારા જોડાયેલ એક અથવા વધુ પ્લેટોને પીઝોઇલેક્ટ્રિક તત્વો કહેવામાં આવે છે.